[剑指Offer] 5 替换空格

题目: 5 替换空格

描述

请实现一个函数, 把字符串中的每个空格替换成"%20".

• 示例

输入: "We are happy!"
输出: "We%20are%20happy!"

• 注意

应该判断是否有空间限制
此处限制为只能在原字符数组进行替换, 假设数组给定足够的空余内存

思路

因为是在原数组上进行操作, 主要需要考虑如何移动有效数据

1. 从前往后移动, 每次遇到空格, 就将空格以后的字符向后移动2个位置
   

2. 从后往前移动, 因为有足够的空余位置, 所以直接从结果(成功替换后)的最后位置出发
   逐个替换原有效字符, 遇到空格就相当于加速前进
   

代码实现

class Solution {

    /********
     * 暴力破解
     * 从头到尾遍历 
     * 每次遇到空格先将数组从该位置向后移动两格
     * 并在此填充"%20"
     * 
     * 注意:
     *  假设没有足够的空间创建新的字符数组
     *  只能在原数组上替换, 原数组后面提供足够的空余
     * 
     * @param chs 需要进行转换的字符数组
     */
    public void bruteReplaceBlank(char[] chs) {
        if (null == chs) return;
        
        int len = chs.length;
        if (len == 0) return;

        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (chs[i] == '') {
                break;
            } else if (chs[i] == ' ') {
                pushBack(chs, i+1);
                chs[i] = '%'; chs[i+1] = '2'; chs[i+2] = '0';
            }
        }
    }

    /******
     * 将字符串数组从指定位置向后移动两格
     */
    void pushBack(char[] chs, int start) {
        char front1 = ' ';
        char front2 = ' ';
        for (int i = start; i < chs.length-1; i=i+2) {
            char t1 = chs[i];
            char t2 = chs[i+1];
            chs[i] = front1;
            chs[i+1] = front2;
            front1 = t1;
            front2 = t2;
        }
    }

    /************************************************
     * 方法二:从后往前处理字符
     */

     public void fromEndReplaceBlank(char[] chs) {
        if (null == chs) return;
        
        int len = chs.length;
        if (len == 0) return;

        // realLen 字符串有效长度
        int realLen = 0;
        // blankCount 字符串中空格数 需要替换的空格
        int blankCount = 0;
        int i = 0;
        while (chs[i] != '') {
            if (chs[i] == ' ') {
                blankCount++;
            }
            realLen++;
            i++;
        }

        // 只有一个空格字符的情况
        if (blankCount == realLen) {
            chs[0] = '%'; chs[1] = '2'; chs[2] = '0';
            return;
        }

        // p 表示替换空格后, 有效字符数组最后一位下标
        // q 表示当前有效字符数组最后一位下标
        int p = realLen + 2*blankCount, q = realLen;
        // 需要替换的字符过多 超出原字符数组的边界
        if (p > len) return;
        
        while (q >= 0 && p > q) {
            if (chs[q] != ' ') {
                chs[p--] = chs[q];
            } else {
                chs[p--] = '0';
                chs[p--] = '2';
                chs[p--] = '%';
            }
            q--;
        }
     }
}

• 测试

public class ReplaceBlank {
    static Solution s = new Solution();

    public static void main(String[] args) {
        // 测试用例包含空格
        // 空格在前面    " we are happy!"
        unitTest(generateTestChars(" we are happy!"));
        // 空格在中间    "we are happy!"
        unitTest(generateTestChars("we are happy!"));
        // 空格在后面    "we are happy! "
        unitTest(generateTestChars("we are happy! "));
        
        // 测试用例没有包含空格
        // 没空格字符数组 "wearehappy!"
        unitTest(generateTestChars("wearehappy!"));
        
        // 特殊测试用例
        // 空指针        null
        s.bruteReplaceBlank(null);
        s.fromEndReplaceBlank(null);
        // 空字符串      ""
        unitTest(new char[]{});
        // 只有一个空格字符 " "
        unitTest(generateTestChars(" "));
        // 有连续多个空格   "we  are  happy!"
        unitTest(generateTestChars("we  are  happy!"));
    }

    static void unitTest(char[] chs) {
        char[] test = Arrays.copyOf(chs, chs.length);
        s.bruteReplaceBlank(test);
        System.out.println("By Brute: " + Arrays.toString(test));
        test = Arrays.copyOf(chs, chs.length);
        s.fromEndReplaceBlank(test);
        System.out.println("From Back: " + Arrays.toString(test));
        System.out.println("---------------------------------------------");
    }

    /***
     * 生成测试字符数组
     * 
     * @param str 被包含的字符串
     * @return 有足够空余空间且包含str内容的字符数组
     */
    static char[] generateTestChars(String str) {
        int len = str.length();
        char[] chs = Arrays.copyOf(str.toCharArray(), 3 * len);
        return chs;
    }
}

相关题目: 合并两个排序数组到其中一个数组中

描述

有两个排序的数组A1和A2, 内存在A1的末尾有足够多的空余空间容纳A2.
请实现一个函数, 把A2中的所以数字插入A1中, 并且所有数字是排序的.

• 示例

输入: A1 = [1, 3, 5, 7, , , , ,] A2 = [2, 4, 6, 8]
输出: A1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

思路

采用本例题的思想, 从尾到头比较A1和A2中的数字, 并把较大的数字复制到A1中的合适位置.

代码实现

class Solution {

    /*********
     * 合并两个排序数组到第一个数组内
     * 使用从后往前合并的方式
     * 
     * @param A1 被合并数组
     * @param A2 合并数组
     * @param len1 A1的有效数字长度
     * @param len2 A2的有效数字长度
     */
    public void mergeSortedArrays(int[] A1, int[] A2, int len1, int len2) {
        if (A1 == null || A2 == null) return;

        // 当A1为空数组时, 直接复制A2到A1
        if (len1 == 0) {
            A1 = Arrays.copyOf(A2, A2.length);
            return;
        }

        // 合并后数组最尾部的下标
        int endOfMergeIndex = len1+len2-1;
        // p表示A1尾部  q表示A2尾部
        int p = len1-1, q = len2-1;
        while (p >= 0 && q >= 0) {
            if (A1[p] > A2[q]) {
                A1[endOfMergeIndex--] = A1[p--];
            } else {
                A1[endOfMergeIndex--] = A2[q--];
            }
        }
        // 当A2没合并完
        while (q > 0) {
            A1[endOfMergeIndex--] = A2[q--];
        }
    }
}

• 测试

public class MergeSortedArrays {
    static Solution s = new Solution();

    public static void main(String[] args) {
        // 测试用例 准备
        int[] A11 = {1,3,5,6};
        int[] A2 = {2,4,6,8};
        // 有足够的空间合并A2
        int[] A1 = Arrays.copyOf(A11, A11.length+A2.length);

        System.out.println("before: " + Arrays.toString(A1));
        // before: [1, 3, 5, 6, 0, 0, 0, 0]
        s.mergeSortedArrays(A1, A2, A11.length, A2.length);
        System.out.println("after: " + Arrays.toString(A1));
        // after: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 6, 8]
    }
}